CN106644174A - 一种电阻型温度传感器阻值检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电阻型温度传感器阻值检测装置及方法，包括热敏电阻，还包括模数转换器和处理器；所述热敏电阻与分压保护电阻串联；所述分压保护电阻接参考电源；所述模数转换器输入端接入所述热敏电阻与分压保护电阻之间；所述模数转换器输出端接所述处理器。本发明实现过程简单，精度高，成本低，计算过程简单，便于推广和应用。

Description

一种电阻型温度传感器阻值检测装置及方法

技术领域

本发明涉及电阻型温度传感器阻值检测装置及方法。

背景技术

在室内温度检测、溶液温度检测、器件过温保护等场合，需要检测温度，温度与温度传感器(热敏电阻)的特性(例如阻值)是直接相关的，因此温度校准就尤为重要。现有的温度校准方法非常复杂，实现成本高，不利用推广和应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种电阻型温度传感器阻值检测装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电阻型温度传感器阻值检测装置，包括热敏电阻，还包括模数转换器和处理器；所述热敏电阻与分压保护电阻串联；所述分压保护电阻接参考电源；所述模数转换器输入端接入所述热敏电阻与分压保护电阻之间；所述模数转换器输出端接所述处理器。

所述模数转换器输入端通过滤波电路接入所述热敏电阻与分压保护电阻之间。滤波电路可以提高测量精度和稳定性。

所述滤波电路为RC滤波电路。RC滤波电路结构简单，成本低廉，易于实现。

本发明还提供了一种利用上述检测装置进行电阻型温度传感器阻值校准的方法，包括以下步骤：

1)用标准电阻替代热敏电阻接入所述电阻型温度传感器阻值检测装置中，并建立如下校准模型：

其中，y为标准电阻的阻值；x为模数转换器的输出值；D_max为模数转换器输出值的最大值；k、b为校准常数；

2)利用下述公式计算校准常数k、b：

其中，y₁、y₂为两次接入所述电阻型温度传感器阻值检测装置的两个标准电阻的阻值，且y₁≠y₂；x₁、x₂为所述两个标准电阻接入时对应的模数转换器的输出值。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明实现过程简单，精度高，成本低，计算过程简单，便于推广和应用。

附图说明

图1为本发明实施例1原理图；

图2为本发明实施例2原理图；

图3为本发明实施例3原理图；

图4为本发明实施例4原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例1包括热敏电阻Rx、模数转换器ADC和处理器；所述热敏电阻与分压保护电阻R1串联；所述分压保护电阻接参考电源Vref；所述模数转换器输入端(输入电压为Vin)接入所述热敏电阻与分压保护电阻之间；所述模数转换器输出端接所述处理器。

为了提高校准精度，本发明的模数转换器输入端通过RC滤波电路接入所述热敏电阻与分压保护电阻之间。RC滤波电路的滤波电阻R2一端接入热敏电阻与分压保护电阻之间，另一端接模数转换器；滤波电容C1一端接入滤波电阻R2与模数转换器之间，另一端接地。

如图2，本发明实施例2中，热敏电阻Rx与分压保护电阻R1之间接有偏压电阻R3，为模数转换器输入端接入一个可变的偏置电压，防止Vin为0(Vin为0会导致测量不准确)。

如图3，为了防止Vin过大或者过小，导致模数转换器损坏，本发明实施例3中，在数转换器输入端接有钳位电路，限制Vin的幅值为-V_D2≤Vin≤Vref+V_D1，其中，V_D2为二极管D2的正向管压降；V_D1为二极管D1的正向管压降。

如图4，本发明实施例4中，省去了RC滤波电路的滤波电阻R2，进一步降低硬件成本，简化电路，减少器件，降低故障率。

实施例4中，钳位电路设置于滤波电路与模数转换器输入端之间。同理，钳位电路也可以设置于滤波电路输入端。

对于实施例4，为了保证输入信号Vin纯净，钳位电路最好设置于滤波电路输出端。

利用上述装置进行阻值检测的过程如下：

1)用标准电阻替代热敏电阻接入所述电阻型温度传感器阻值检测装置中，并建立如下校准模型：

其中，y为标准电阻的阻值；x为模数转换器的输出值；D_max为模数转换器输出值的最大值；k、b为校准常数；

2)利用下述公式计算校准常数k、b：

其中，y₁、y₂为两次接入所述电阻型温度传感器阻值检测装置的两个标准电阻的阻值，且y₁≠y₂；x₁、x₂为所述两个标准电阻接入时对应的模数转换器的输出值。

例如，当y₁＝2400欧姆时，测得x₁＝1150；y₂＝1000欧姆时，测得x₂＝2190，将该两组数值代入校准模型中，得到k＝10000，b＝-1505，即得到校准模型为：使用时，将热敏电阻替代标准电阻接入电阻型温度传感器阻值检测装置中，即可利用校准模型获得温度传感器的阻值，通过查表即可得到环境温度，便于温度检测和控制。

为了验证本发明的有效性，采用NTC 10K 3950的温度传感器Rx，将Rx置于-20℃的恒温环境中，测试发现Rx的测试阻值为88.6K，通过查询NTC 10K 3950的温度阻值表，发现Rx在-20℃的恒温环境中的实际阻值为87.43K，即测试阻值与实际阻值差为1.17K，而在NTC10K 3950的温度阻值表中，-19℃和-20℃恒温环境中，Rx的实际阻值差为4.64K(即1℃即相差4.64K)，远远大于1.17K，因此本发明的测试阻值是满足测量要求(测量范围-40℃～110℃，精度为1％±1℃)的。

采用NTC 10K 3950的温度传感器Rx，将Rx置85℃的恒温环境中，测试发现Rx的测试阻值为1.068K，通过查询NTC 10K 3950的温度阻值表，发现Rx在85℃的恒温环境中的实际阻值为1.059K，即测试阻值与实际阻值差为0.009K，而在NTC 10K 3950的温度阻值表中，84℃和85℃恒温环境中，Rx的实际阻值差为0.034K，远远大于0.009K，因此本发明的测试阻值是满足测量要求(测量范围-40℃～110℃，精度为1％±1℃)的。

Claims (8)

1.一种电阻型温度传感器阻值检测装置，包括热敏电阻，其特征在于，还包括模数转换器和处理器；所述热敏电阻与分压保护电阻串联；所述分压保护电阻接参考电源；所述模数转换器输入端接入所述热敏电阻与分压保护电阻之间；所述模数转换器输出端接所述处理器。

2.根据权利要求1所述的电阻型温度传感器阻值检测装置，其特征在于，所述热敏电阻与分压保护电阻之间接有偏压电阻。

3.根据权利要求2所述的电阻型温度传感器阻值检测装置，其特征在于，所述模数转换器输入端通过滤波电路接入所述热敏电阻与分压保护电阻之间。

4.根据权利要求3所述的电阻型温度传感器阻值检测装置，其特征在于，所述滤波电路为RC滤波电路。

5.根据权利要求3所述的电阻型温度传感器阻值检测装置，其特征在于，所述滤波电路包括滤波电容。

6.根据权利要求1～5之一所述的电阻型温度传感器阻值检测装置，其特征在于，所述数转换器输入端接有钳位电路。

7.根据权利要求6所述的电阻型温度传感器阻值检测装置，其特征在于，所述钳位电路包括两个串联的二极管，其中第一二极管的阴极接参考电源，第二二极管的阳极接地。

8.一种电阻型温度传感器阻值校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)用标准电阻替代热敏电阻接入所述电阻型温度传感器阻值检测装置中，并建立如下校准模型：

$y=\frac{kx}{D_{\max }-x}+b;$

其中，y为标准电阻的阻值；x为模数转换器的输出值；D_max为模数转换器输出值的最大值；k、b为校准常数；

2)利用下述公式计算校准常数k、b：

$k=\frac{y_2-y_1}{\frac{x_2}{D_{max}-x_2}-\frac{x_1}{D_{max}-x_1}};$

$b=y_1-\frac{{\mathrm{kx}}_1}{D_{max}-x_1};$

其中，y₁、y₂为两次接入所述电阻型温度传感器阻值检测装置的两个标准电阻的阻值，且y₁≠y₂；x₁、x₂为所述两个标准电阻接入时对应的模数转换器的输出值。